Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales

PrefacioDesde los primeros das de desarrollo de la biotecnologa agrcola, cientficoshaber previsto aprovechar el poder de la ingeniera gentica para mejorarpropiedades nutricionales y de otra ndole de los alimentos para beneficio de los consumidores. La primerageneracin de productos de biotecnologa agrcola para ser comercializado,sin embargo, fueron ms orientado hacia los llamados rasgos de entrada, genticamodificaciones que hacen que el control de insectos, virus y malas hierbas ms fcil o ms eficiente.Estos primeros productos han sido rpidamente adoptada por los agricultores estadounidenses, y ahora cuentapara la mayora de soja, algodn y maz cultivado en los Estados Unidos.Innovaciones biotecnolgicas agrcolas dirigidas directamente a los consumidores,a veces denominados colectivamente como rasgos de salida, han sido un tiempo ms largo endesarrollo. A medida que la tecnologa avanza, y aprender ms acerca de los genes yrutas bioqumicas que controlan esos atributos que podran ofrecer ms directabeneficios para el consumidor, la promesa largamente esperada de los alimentos genticamente modificados conms beneficios directos al consumidor se acerca a la realidad.Una categora de potenciales productos destinados a los consumidores es los productos conbeneficios adicionales para la salud, tambin conocidos como "alimentos funcionales". El trmino alimento funcionalsignifica diferentes cosas para diferentes personas, pero por lo general se refiere a los alimentos que proporcionanbeneficios para la salud ms all de la nutricin bsica.Este informe analiza el potencial para desarrollar alimentos funcionales a travs de laaplicacin de la biotecnologa moderna. La primera seccin describe algunos recienteslos avances cientficos que podran llevar a los alimentos funcionales en las tiendas de comestibles,y la segunda seccin analiza las autoridades legales que podran regir la utilizacin dederivados de la biotecnologa de alimentos funcionales.El rango de trabajo que se realiza en los alimentos funcionales descritos en este informe, desdeaceites ese producto no contiene grasas trans o contienen cidos grasos omega-3 saludables para el corazn, ayuca con un mayor contenido de protenas para ayudar a combatir la desnutricin en el desarrollonaciones, a los alimentos con mayores niveles de antioxidantes es impresionante. Este informeno est destinado a ser un catlogo exhaustivo, sin embargo, sino que es una instantnea en eltiempo para dar a los lectores una idea de los tipos de productos que puede un da estar disponibles.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales?Tambin debe tenerse en cuenta que la mayor parte del trabajo descrito aqu se encuentra todava en preliminaretapas, y nunca pueden hacer su camino en productos de consumo para tcnica, econmicau otras razones.El anlisis de las autoridades legales pertinentes sugiere que existe un amplio legalautoridad para cubrir los tipos de alimentos funcionales est explorando ahoralaboratorios, sino que las diferentes autoridades pueden entrar en juego para los diferentes tiposde los alimentos y que la aplicacin de las diferentes autoridades puede tener importantesconsecuencias para los desarrolladores de productos, fabricantes de alimentos y consumidores.Diferentes autoridades imponer diferentes normas de seguridad y etiquetado, tienen diferenterequisitos para la revisin y autorizacin o aprobacin de los reguladores, y podra resultar endiferentes niveles de transparencia para el pblico. El uso de la biotecnologa moderna paraproducir alimentos funcionales no es probable que fundamentalmente desafiar existente regulatorioestructuras, pero pueden desafiar los lmites de algunas clasificaciones reguladoras.La Iniciativa Pew sobre Alimentos y el primer informe de la Biotecnologa, la cosecha en elHorizon (2001), dio una amplia visin de lo que podra ser la "prxima generacin"de ingeniera gentica productos agrcolas. Es apropiado que este, el ltimo deinformes de la Iniciativa, se convierte de nuevo a mirar a una categora de nuevos productos en elhorizonte.Nos gustara agradecer las contribuciones de Joyce A. Nettleton, quiencreado la revisin cientfica utilizada en el desarrollo de este trabajo; y de EdwardL. Korwek, para la revisin de las autoridades reguladoras que podran regir futuroalimentos funcionales.

Aplicaciones de la Biotecnologapara los alimentos funcionalesI. AntecedentesA. Alimentos FuncionalesUn concepto relativamente reciente en los EE.UU. para describir la amplia salubridad de los alimentos es latrmino "alimentos funcionales". Estos alimentos se definen como alimentos que proporcionan beneficios para la saludms all de la nutricin bsica (International Food Information Council 2004). La Food andJunta de Nutricin de la Academia Nacional de Ciencias describe un alimento funcional,"Cualquier alimento modificado o ingrediente alimentario que puede proporcionar un beneficio para la salud ms all de lanutrientes tradicionales que contiene "(Food and Nutrition Board, 1994). El concepto original dealimentos funcionales se origin en Japn a partir de su desarrollo de un sello especial para denotar Alimentospara uso sanitario especfico (FOSHU). Ms de 270 alimentos tienen estatus FOSHU en Japn.Los alimentos se consideren como "alimentos funcionales", ya que contienen sustancias no esenciales conpotenciales beneficios para la salud. Ejemplos de los diversos alimentos y sus sustancias bioactivas queson considerados "alimentos funcionales" son: semillas de psyllium (fibra soluble), alimentos de soja (isoflavonas),jugo de arndano (proantocianidinas), jugo de uva morada (resveratrol), tomate (licopeno),y el t verde (catequinas). La amplia clasificacin de los alimentos funcionales lleva algo de irona,como John Milner, jefe del Grupo de Investigacin en Ciencias de Nutricin en el Nacional del CncerInstituto seal: "Es poco probable que exista un alimento no funcional."Componentes bioactivos de los alimentos funcionales pueden aumentar o aaden a tradicionallos alimentos a travs de tcnicas de ingeniera gentica. Un ejemplo podra ser el alto licopenotomate, un tomate modificado genticamente con caractersticas de maduracin retardada que es alta enlicopeno, que tiene capacidades antioxidantes potentes. Este informe se centra en la biotecnologaaplicaciones en alimentos funcionales y mejoradas, utilizando la Academia Nacional de Cienciasdefinicin como una gua.B. Aplicaciones de la biotecnologa en los cultivos alimentariosEn 1990, la Administracin USFood y Medicamentos (FDA) aprob el primer genticamenteingrediente alimentario diseados para el consumo humano, la enzima quimosina, utilizado en la fabricacin de quesos.Se estima que hoy en da el 70% o ms de queso hecho en los EE.UU. utiliza genticamentequimosina ingeniera. El primer alimento genticamente modificado, el tomate FlavrSavr , fueaprobado para consumo humano en los EE.UU. en 1994.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales?C. transgnico Acreage ampla ConstantementeSiete millones de agricultores en 18 pases que ahora crecen los cultivos genticamente modificados. Lderpases son los EE.UU., Argentina, Canad, Brasil, China y Sudfrica. Cultivode los cultivos genticamente modificados a nivel mundial se ha expandido a ms de 10% por ao para elltimos siete aos, segn el Servicio Internacional para la Adquisicin de Agri-biotechAplicaciones (ISAAA, James 2004). Tales cantidades una tasa de expansin a un incremento de 40 vecesde la superficie mundial de cultivos transgnicos a partir de 1996 a 2003. Por lo tanto, a pesar de continuarcontroversia, la tecnologa sigue siendo adoptada por los agricultores en todo el mundo. ISAAAdestac sus principales conclusiones de esta manera:En 2003, los cultivos transgnicos se cultivan en 18 pases con una poblacin combinadade 3,4 millones de dlares, que viven en seis continentes en el Norte y el Sur: Asia,frica y Amrica Latina y Amrica del Norte, Europa y Oceana ....el crecimiento absoluto en el rea de cultivos transgnicos entre 2002 y 2003 fue de casilo mismo en los pases en desarrollo (4,4 millones de hectreas) e industrialpases (4,6 millones de hectreas) ... los tres pases ms pobladosAsia y China, India e Indonesia, las tres principales economas de AmricaAmrica-Argentina, Brasil y Mxico, y la mayor economa defrica, frica del Sur, estn creciendo todo oficialmente cultivos de ingeniera gentica.Los cultivos principales de ingeniera gentica a nivel mundial y en los EE.UU. son la soja, el maz (maz),algodn y canola. En los EE.UU., la papaya resistente a los virus transgnicos y la calabaza son tambincultivada.D. Caracteres Agronmicos PrevailLa investigacin en biotecnologa vegetal ha centrado principalmente en agronmicas rasgos caractersticasque mejoran la resistencia a las plagas, reducir la necesidad de pesticidas, y aumentar la capacidad dela planta para sobrevivir las condiciones de crecimiento adversas como la sequa, la salinidad del suelo, y el fro.Rasgos de biotecnologa desarrollados y comercializados hasta la fecha se han centrado en gran medida de las plagascontrol (principalmente cultivos Bt) o resistencia a los herbicidas. Muchas plagas de las plantas han demostrado ya seadifcil o antieconmico para controlar con tratamiento qumico, la cra tradicional, u otrotecnologas agrcolas y en estos casos, en particular, la biotecnologa ha demostradoser una herramienta efectiva agronmica. La resistencia a herbicidas permite a los agricultores controlar las malas hierbas consustancias qumicas que de otro modo daar el propio cultivo.Las variedades que combinan dos caractersticas diferentes, como la tolerancia a herbicidas y resistencia a insectos,se han introducido en algodn y maz. La adicin de nuevas caractersticas, como la resistenciaal gusano de la raz del maz, y las combinaciones de rasgos con funciones similares, como dos, se espera que los genes para la resistencia a las plagas de lepidpteros del maz a aumentar. En su 2003informe, el ISAAA sugiri que cinco nuevos productos gnicos de Bt y novedosos para la resistencia a insectosen el maz podra ser introducido.Si bien la mejora de las caractersticas agronmicas de los cultivos ms importantes ha sido muy, pocos productos de xito genticamente modificados para satisfacer las necesidades especficas de uno u otrolos procesadores de alimentos o de los consumidores an no se ha comercializado. Recientemente, sin embargo, unaun renovado nfasis en el desarrollo de aplicaciones biotecnolgicas agrcolas ms relevantesa los consumidores ha acompaado continuos esfuerzos para desarrollar cultivos con mejoradocaractersticas agronmicas. Aunque los cultivos modificados genticamente con la salud mejorada, la nutricin,y beneficios para el consumidor funcionales se han quedado atrs aplicaciones agronmicas, la investigacinen muchos de estos productos est en las etapas avanzadas de desarrollo. Estas aplicacionesAplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales?Las grasas y los cidos grasos - como el aceite para el AguaLas grasas son sustancias resbaladizas que generalmente no se disuelven en agua. Los vemos en los alimentos en mrmolcarne, ensaladas y aceites de cocina, y se extiende como la margarina y la mantequilla. Las cantidades importantes tambinesconderse en alimentos como el queso, la mayonesa, la mantequilla de man, donas, y patatas fritas.Lo que distingue a las grasas de los unos a los otros es sus cidos grasos. Cada grasa contiene tres cidos grasos, quepuede ser una combinacin de tres tipos diferentes. La gente ha sido advertido por aos para limitar su ingestade grasa saturada, el tipo rico en cidos grasos saturados. Estos avisos se refieren a la capacidad de la mayoracidos grasos saturados para aumentar los niveles de colesterol en sangre, aumentando as el riesgo de enfermedades del corazn.Mantequilla, queso y otros productos lcteos, y carnes son ricas en cidos grasos saturados.Las llamadas "grasas buenas" son ricos en cidos grasos insaturados. Estas grasas o aceites son generalmente lquidos a la habitacinla temperatura. La insaturacin se refiere a la presencia de "dobles enlaces" en el cido graso. El ms doblesbonos hay, ms el cido graso insaturado es. Los cidos grasos con slo un doble enlace sonllamado "monoinsaturada" y la cantidad en un alimento aparece en la etiqueta de nutricin. El aceite de oliva y de altaaceite de girasol alto oleico contiene principalmente cidos grasos monoinsaturados.Otros aceites vegetales y de pescado son abundantes en cidos grasos poliinsaturados con dos a seis doblebonos. La cantidad de grasa poliinsaturada tambin aparece en la etiqueta de nutricin. Corazn alimentos saludables sonlos que tienen una mayora de los cidos grasos mono y poliinsaturados.podra mejorar la nutricin y la salud humana y del ganado, la calidad nutricional de los alimentosanimales para el consumo humano, y crear ingredientes con propiedades superiores de los alimentosfabricacin y procesamiento.II. Aplicaciones Alimentarias para la Salud HumanaA. Cantidad y Calidad de Aceites alimenticiosAceites alimentarios tienen ambas cualidades nutricionales y funcionales. Desde un punto de vista nutricional,grasas y aceites aportan ms energa (caloras) que cualquier otra categora de nutrientes, sobre las nuevecaloras por gramo. Esto se compara con aproximadamente cuatro caloras por gramo de los carbohidratosy protena. Al mismo tiempo, los cidos grasos especficos que comprenden la mayor parte de lo que llamamos"Grasa" puede afectar el riesgo de desarrollar ciertas enfermedades crnicas como las enfermedades del corazn de una persona.Las investigaciones realizadas durante las ltimas dcadas ha demostrado que algunas categoras de cidos grasos, talescomo cidos grasos saturados, aumentar el riesgo de enfermedad cardaca y otras enfermedades crnicas cuandose consume en exceso. Los cidos grasos tambin influyen en cmo los alimentos se comportan durante la fabricacin yprocesamiento. Por ejemplo, los cidos grasos saturados aaden estabilidad, la textura y sabor a los alimentos, por loque no son fciles de sustituir.Para reducir el contenido de cido graso saturado de los alimentos, los criadores de plantas y los fabricantes de alimentosaumentado el uso de aceites vegetales ricos en cidos grasos poliinsaturados y alimentos desarrolladoaceites de baja en cidos grasos saturados. Un ejemplo es el aceite de canola con 6% a 7% Total saturadoLas grasas y los cidos grasos - como el aceite para el AguaLas grasas son sustancias resbaladizas que generalmente no se disuelven en agua. Los vemos en los alimentos en mrmolcarne, ensaladas y aceites de cocina, y se extiende como la margarina y la mantequilla. Las cantidades importantes tambinesconderse en alimentos como el queso, la mayonesa, la mantequilla de man, donas, y patatas fritas.Lo que distingue a las grasas de los unos a los otros es sus cidos grasos. Cada grasa contiene tres cidos grasos, quepuede ser una combinacin de tres tipos diferentes. La gente ha sido advertido por aos para limitar su ingestade grasa saturada, el tipo rico en cidos grasos saturados. Estos avisos se refieren a la capacidad de la mayoracidos grasos saturados para aumentar los niveles de colesterol en sangre, aumentando as el riesgo de enfermedades del corazn.Mantequilla, queso y otros productos lcteos, y carnes son ricas en cidos grasos saturados.Las llamadas "grasas buenas" son ricos en cidos grasos insaturados. Estas grasas o aceites son generalmente lquidos a la habitacinla temperatura. La insaturacin se refiere a la presencia de "dobles enlaces" en el cido graso. El ms doblesbonos hay, ms el cido graso insaturado es. Los cidos grasos con slo un doble enlace sonllamado "monoinsaturada" y la cantidad en un alimento aparece en la etiqueta de nutricin. El aceite de oliva y de altaaceite de girasol oleico contiene principalmente cidos grasos monoinsaturados

cidos grasos. Para mejorar la estabilidad de los aceites vegetales ricos en cidos grasos poliinsaturados,los fabricantes de alimentos desarrollaron los aceites parcialmente hidrogenados. El proceso de hidrogenacinreducido el contenido de cido graso poliinsaturado y el aumento de estabilidad del aceite, pero creado transcidos grasos, que posteriormente fueron asociados con efectos adversos para la salud. Como resultado,grasas hidrogenadas, la principal fuente de cidos grasos trans de la dieta, ahora estn siendo eliminadosde los alimentos. Los fabricantes de alimentos estn desarrollando otras formas de reducir indeseable saturadocontenido de grasa, manteniendo la estabilidad, tales como el uso de cidos grasos saturados de cadena corta ycidos grasos monoinsaturados.Hasta la fecha, un aceite alimento funcional creado con las herramientas de la biotecnologa ha sidocomercializado. Alta canola de Calgene cido lurico, Laurical , que contiene 38% luricocido, se utiliza en productos de confitera, chocolate y artculos no alimentarios, tales como champ.Aceite de canola convencional no contiene cido lurico. Laurical es un sustituto de cocoy aceites de palma. FDA aprob su uso en alimentos en 1995 (FDA 1995). En la siguiente seccindescribe la investigacin hasta la fecha se centr en el desarrollo de variedades de cultivos con otra nicaperfiles de petrleo.B. Objetivos Estratgicos de Altered perfil de cidos grasosLa mejora de la salubridad y la funcionalidad de los aceites alimenticios se puede lograr de variasmaneras. Cuando el fitomejoramiento tradicional llega a su lmite, la biotecnologa se puede utilizar para:n Reducir el contenido de cidos grasos saturados de aceites "saludables para el corazn"n Aumentar cidos grasos saturados para una mayor estabilidad en el procesamiento y la frituran Aumentar el cido oleico en aceites alimenticios para la fabricacin de alimentosn Reducir el cido alfa-linolnico para mejorar la estabilidad en el procesamiento de alimentosn Introducir varios cidos grasos poliinsaturados omega-3 en forma de cadena largan Mejorar la disponibilidad de cidos grasos novedosas, por ejemplo, el cido gamma-linoleicoC. Logros en Altered perfil de cidos grasosReduccin del contenido en cidos grasos saturados: la soja genticamente modificados se han desarrolladoque contiene alrededor de 11% de saturados en comparacin con 14% en soja convencional (Tabla1). En mayo de 2003, los cientficos informaron el desarrollo de hojas de mostaza transgnicos(Brassica juncea) que contiene 1% a 2% de cidos grasos saturados, un nivel significativamente menosque en las plantas de control (Yao et al. 2003). Las plantas transgnicas contenan tambin ligeramentemayores cantidades de cido oleico, un cido graso monoinsaturado, y los niveles ms altos de lacidos grasos poliinsaturados, los cidos linoleico y alfa-linolnico que las plantas de control. Estos resultadosilustran que las alteraciones en un tipo de cido graso pueden afectar a los niveles de los dems, lo que sugiereque las estrategias combinadas o transformaciones genticas pueden ser necesarias para lograr especficaperfiles de cidos grasos.El aceite de palma bajo en cidos grasos saturados se encuentra actualmente en desarrollo. Este aceite contiene tropicalcidos sobre medio grasos saturados (49,3%), cido principalmente palmtico (16: 0, 43,5%). Sin embargo,con el reciente xito de las tcnicas de biotecnologa en la palma, aceite de palma transgnico enriquecidoen cidos oleico y esterico est en desarrollo (Parveez et al. 2000). Debido a la larga vidaciclo de la palma de la mano y el tiempo necesario para regenerar las plantas en cultivo de tejidos, genticamentepalma de ingeniera no se prev hasta dentro de dos dcadas (Parveez et al. 2000).Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales11Mayor contenido en cidos grasos saturados: Porque los cidos grasos saturados confieren ciertapropiedades funcionales a las grasas y aceites alimenticios y son ms estables al calor y de procesamiento queLos cidos grasos insaturados, su uso en la cocina y el horneado es esencial. Para evitar el uso degrasas animales y aceites vegetales hidrogenados con cidos grasos trans, la ingeniera genticatcnicas se han utilizado en la canola y soja para desarrollar aceites con cadena ms corta saturadocidos grasos-12 a 18 carbonos largo principalmente lurico (12: 0), mirstico (14: 0), palmtico (16: 0),y esterico (18: 0) cidos. Por ejemplo, la alta canola cido lurico de Calgene, Laurical ,que contiene cido lurico 37%, fue desarrollado utilizando la enzima acil-ACP tioesterasa aisladodesde la Baha Laurel California (Umbellularia californica). Aceite de canola convencional contieneno cido lurico, y slo aproximadamente 6% de cidos grasos saturados de cadena corta. Esta fue la primeracultivos de semillas oleaginosas transgnicas producidas comercialmente. Laurato de alta canola se utiliza en confiteraproductos, chocolate y artculos no alimentarios, tales como champ como sustituto de coco yaceites de palma. FDA aprob su uso en 1995.Enriquecimiento de canola con cidos grasos saturados de cadena an ms cortos, los que tienen ocho ydiez tomos de carbono, tambin se ha logrado (Dehesh et al. 1996). El uso de un portador-palmitoil aciloprotena tioesterasa gen de un arbusto mexicano, Cupea hookeriana, Dehesh y colegaslneas desarrolladas de canola con un 75% caprlico (8: 0) y cprico (10: 0). Estoscidos grasos estn ausentes en el aceite de canola convencional. Cuando se consume, estos graso soluble en aguacidos se oxidan principalmente para la energa.La soja se han modificado genticamente para producir aceite enriquecido en cido esterico (18: 0),un cido graso saturado que los cientficos creen que no eleva los niveles de colesterol en suero. Laaceite rico en cido esterico se muestra en la Tabla 1 tena cidos oleico 28% esterico y 20%, con una menorcido linoleico (18: 2) que el aceite convencional. Tecnologa de transferencia de genes tambin impuls lacontenido de cido esterico de canola (Hawkins y Kridl 1998). Investigadores de Calgene, Inc.,Davis, CA, clonado tres genes de tioesterasa de mangostn, un rbol tropical que almacena hastaal 56% de su aceite de semilla como estearato. Uno de estos genes condujo a la acumulacin de hasta 22%estearato en aceite de semilla de canola transgnica, un incremento de ms de 1,100% respecto convencionalvariedades (Hawkins y Kridl 1998).Un mayor contenido de cido oleico: El enfoque ms reciente para el desarrollo ms saludableaceites alimenticios se incrementa el contenido de cido oleico. Aceites de cido oleico de alta son ms bajos en saturado yLos cidos grasos poliinsaturados en comparacin con el petrleo convencional. El cido oleico, el predominantecido graso monoinsaturado en los aceites de semillas, es abundante en oliva (72%), aguacate (65%), ycanola (56%) aceites, pero no en otros. Como cidos grasos saturados, aceites de cido oleico son altostil en el procesamiento de alimentos y la fabricacin de mantener la funcionalidad y estabilidaddurante la coccin y fritura. A diferencia de los cidos grasos saturados, sin embargo, que no aumentan en la sangrePor lo tanto, las concentraciones de colesterol y se consideran ms saludables.La biotecnologa ofrece un medio para aumentar el contenido de cido oleico de aceites vegetales, por lo general aexpensas de los cidos grasos poliinsaturados, y, a veces, los cidos grasos saturados, dependiendosobre las transformaciones particulares utilizados. La reduccin concomitante en poliinsaturadocidos grasos tiene la ventaja adicional de aumentar la estabilidad del aceite y en ltima instancia laalimentos procesados. Mientras cultivo tradicional de plantas permite un incremento modesto en cido oleico,la biotecnologa ha sido necesario para alcanzar los altos niveles deseados. Por ejemplo, canolaaceite moderadamente alto en cido oleico fue desarrollado utilizando las tcnicas tradicionales de fitomejoramiento.Con la aplicacin de la biotecnologa, contenido de cido oleico aument a 75% (Corbett 2002).Otros han desarrollado aceite de canola con cido oleico de ms de 80% (Wong et al. 1991, Scarthy McVetty 1999).Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales12Ms recientemente, Buhr y sus colegas de la Universidad de Nebraska utilizan la ingeniera genticapara aumentar los niveles de cido oleico en la soja mediante la inhibicin de la capacidad de la planta para convertir oleicocido para cido graso poliinsaturado (Buhr et al. 2002). Cuando la enzima de conversin fueinhibido, el nivel de cido oleico aument de 18% en la semilla de tipo salvaje a 57% en elsemillas transgnicas. Cuando se aplicaron dos transformaciones de genes, contenido de cido oleico aumentaa 85%, con cidos grasos saturados reducidos a 6%.Utilizando un enfoque diferente, los cientficos de DuPont utilizaron la tcnica de supresin conjunta parareducir la produccin de cidos grasos poliinsaturados en la soja. Co-supresin se producecuando la presencia de un gen silencios o se apaga la expresin de un gen relacionado. ComoBuhr y sus colegas, los cientficos fueron capaces de detener la produccin de la enzimaque convierte el cido oleico a los cidos grasos poliinsaturados. El resultado fue aumentado considerablementeproduccin de cido oleico y reduccin de la produccin de cidos grasos poliinsaturados. Ejemplosde organismos genticamente modificados aceites de cido oleico altos en comparacin con sus homlogos convencionalesse muestran en la Tabla 1.El silenciamiento gnico tambin se ha utilizado para producir alta oleico y cido esterico alta de semilla de algodnaceites (Liu et al. 2002). El aceite de algodn es alta en cido palmtico, muy ricos en cido linoleico, ylibre de cido alfa-linolnico. Aceite de semilla de algodn convencional tiene cido oleico alrededor del 13%. Cundoel silenciamiento de genes se utiliz para transformar el algodn, el aceite resultante tena 78% oleico y slo el 4%cidos linoleicos, respectivamente, con cido palmtico redujeron de 26% a 15%. El algodn fue tambinmodificada genticamente para producir aceite esterico elevado que tiene el 40% esterico y 39% cidos linoleicos,con cido palmtico 15%. Una combinacin tambin fue desarrollado para tener 40% esterico, oleico 37%y slo el 6% linoleico y el cido palmtico 14%. Estos ejemplos ilustran el poder y laespecificidad de esta tecnologa para el desarrollo de aceites de semillas a medida.Reduccin de cido alfa-linolnico: Varias transformaciones genticas diseadas para aumentar oleico ocontenido de cido esterico hacerlo a expensas de los cidos grasos poliinsaturados alfa-linolnicoy cidos linoleico. Estos cidos grasos tienen caractersticas nutricionales deseables, pero supresencia reduce la estabilidad de los aceites para coccin, el procesamiento y la fritura y aumenta sususceptibilidad a la oxidacin o rancidez. Los aceites con cantidades apreciables de alfa-linolnicocido tal como canola y soja, con aproximadamente el 10% y el cido alfa-linolnico 8%, respectivamente,se han modificado genticamente para reducir este cido graso. Tales aceites sera deseable para elusos comerciales mencionados. Pioneer Hi-Bred, una empresa DuPont, desarrollado bajo alphalinoleniclas semillas de soja cido a travs de tcnicas de reproduccin convencionales con menos de 3%alfa-linolnico en su petrleo. Comercializado bajo la marca TREUS afirma la empresaque el aceite elimina la necesidad de hidrogenacin en el procesamiento de alimentos. Un producto similarde Monsanto, Vistive , ofrece un nivel similar de reduccin de cido alfa-linolnico.Los cidos grasos Omega-3: Hay un amplio inters en aumentar el consumo de los estadounidensesLos cidos grasos de omega-3, ya que estn asociados con muchos beneficios para la salud, pero sonconsumido en pequeas cantidades. En 2002, la Academia Nacional de Ciencias del Instituto deMedicina reconoci que los cidos grasos omega-3 son esenciales en la dieta y estableci uningesta estimada adecuada para ellos (Institute of Medicine 2002). Las principales fuentes de alimentosde la cadena larga de cidos grasos omega-3 son el pescado, especies especialmente grasos como el salmn,trucha arco iris, la caballa, el arenque y las sardinas. Algunas plantas, principalmente de canola, soja, yaceites de lino-proporcionan el cido graso de 18 carbonos omega-3, cido alfa-linolnico. Sin embargo, una mayorplantas carecen de las enzimas para hacer de 20 y grasos poliinsaturados 22-carbono cidos necesarios pormamferos. Los seres humanos pueden convertir el cido alfa-linolnico a la cadena larga ms biolgicamente activaformas, pero lo hacen de manera muy ineficiente. Por lo tanto, los alimentos vegetales con cido alfa-linolnicopuede ser insuficiente para suministrar la necesidad de cidos grasos omega-3 de cadena larga, especialmente duranteel embarazo y la lactancia (Pawlosky et al., 2001).Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales13Dietas occidentales contienen predominantemente cidos grasos omega-6 cidos grasos poliinsaturados que se encuentran enaceites de soja, maz, girasol, canola y algodn. Ahora se reconoce que las dietas altasen omega-6 cidos grasos y baja en cidos grasos omega-3 pueden exacerbar varios crnicaenfermedades (Simopoulos et al. 2000). Debido a los muchos beneficios para la salud asociados con elel consumo regular de cidos grasos omega-3, varias organizaciones de la salud, incluyendo laAmerican Heart Association y las Guas Alimentarias para los Estadounidenses 2005, han llamadopara el aumento del consumo de estas sustancias. Una limitacin a impulsar el consumo esque se producen de forma natural principalmente en los pescados grasos y algunas semillas. Irnicamente, la reduccin del nivelde cido alfa-linolnico en los aceites de soja y canola utilizado en el procesamiento de alimentos, en realidad puede reducirel consumo de este cido graso, aunque los desarrolladores de productos estn trabajando para combinar la altaomega-3 y los caracteres de baja alfa-linolnico en un solo producto.Aunque la acuicultura ha aumentado la disponibilidad de algunas especies de peces y mariscos,aumento de la demanda en todo el mundo ha puesto una fuerte presin sobre los recursos acuticos silvestres y limitadodisponibilidad de mariscos. Por lo tanto, sera deseable aumentar la disponibilidad de estos grasocidos o sus precursores en una variedad de otros alimentos, especialmente las plantas. Tales alimentostambin ser tiles para la alimentacin animal y pescado.

Una de las estrategias para aumentar la disponibilidad de cidos grasos omega-3 de cadena larga es desarrollarcultivos de semillas oleaginosas como la colza y la soja que contienen cido estearidnico (18: 4n-3). Estede cidos grasos omega-3 se encuentra naturalmente en slo unas pocas plantas, como el aceite de semilla de grosella y negroEchium. El cido estearidnico se forma el primer producto cuando el cido alfa-linolnico se convierteen cido eicosapentaenoico (EPA), un cido graso de cadena larga deseable omega-3. Por lo general, esta primerapaso limita la cantidad de EPA producido, pero aumentando el nivel de cido estearidnico ayudasuperar esta limitacin. Entonces las enzimas del cuerpo convierten el cido estearidnico a 20 carbonosLos cidos grasos poliinsaturados.Dr. Virginia Ursin y sus colegas de Calgene estudiaron el metabolismo del cido estearidnico enpersonas (James et al. 2003). Sus estudios demostraron que cuando sea cido estearidnico o EPA fueconsumido la cantidad de EPA en las clulas rojas de la sangre aumentado significativamente. Este hallazgo significaque el cido estearidnico se convierte en EPA y apareci en los glbulos rojos tan fcilmente comola EPA preformados. En contraste, cuando los voluntarios del estudio consumieron cido alfa-linolnico,no hubo ningn cambio en su contenido de EPA de glbulos rojos. Ninguno de los cidos grasos consumido tenacualquier efecto sobre los niveles de clulas DHA, otro cido graso omega-3 de cadena larga asocia con la saludbeneficios. Aunque el estudio se utiliz suplementos, no cido estearidnico de plantas transgnicas,Los hallazgos sugieren que las plantas con cido estearidnico tendran potencial para proporcionar EPA.Con este fin, los cientficos de Calgene, han transformado con xito canola para quehace que el cido estearidnico. Esta obra de ingeniera gentica requiere dos genes del hongoMortierella alpina y uno de canola para las tres enzimas necesarias para producir suficientecido estearidnico (Ursin 2003). Las plantas modificadas acumuladas hasta el 23% estearidnicocido en el aceite de semilla con una reduccin en el contenido de cido oleico de aproximadamente 60% a aproximadamente 22%.Por la cra de las lneas transgnicas con diversas lneas de canola los investigadores fueron capaces dedesarrollar una lnea de canola contiene ms del 55% de cido alfa-linolnico y estearidnicocido. Los cidos grasos omega-6 totales se mantuvieron alrededor del 22%, un nivel similar al de canola convencional.Calgene cientficos tambin han desarrollado de soja que contiene cido estearidnico (Ursin,comunicacin personal 2004).Las implicaciones del trabajo de Calgene con cido estearidnico son sustanciales. Esta es la primerademostracin de la incorporacin en las plantas comestibles de una fuente biolgicamente potente deLos cidos grasos omega-3 de cadena larga. Este trabajo representa un avance importante en el desarrollode fuentes de origen vegetal de cidos grasos omega-3 de cadena larga que podran ser consumidos directamenteo incorporado en los productos alimenticios. Sin embargo, ya que el cido estearidnico contiene cuatro doblesbonos, es vulnerable a la oxidacin y requerira proteccin antioxidante. Una lataimaginar que la canola transgnica y la soja podra ser desarrollado utilizando rasgos adicionales paraimpulsar la proteccin antioxidante, posiblemente de la vitamina E.En mayo de 2004, un documento histrico anunci la produccin de poliinsaturados de cadena largaLos cidos grasos omega-tanto-6 y omega-3 tipos en Arabidopsis thaliana, un tipo de berroutilizado ampliamente como una planta modelo en la investigacin biotecnolgica. Dr. Baoxiu Qi y colegasen la Universidad de Bristol, Reino Unido, transferido a Arabidopsis thaliana tresgenes que codifican para diferentes enzimas en la va metablica de linoleico y alphalinoleniccidos a los cidos araquidnico y eicosapentaenoico, respectivamente (Qi et al. 2004). Lagenes adicionales eran necesarias para proporcionar las enzimas para hacer que estos graso de cadena largacidos. Los rendimientos de EPA (13%) y cido araquidnico (29%) en las hojas fueron significativamente mayoresque en berro convencional, que por lo general no produce estos cidos grasos, y representel 43% del total de cidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos. Adems de la produccinde EPA y cido araquidnico, la concentracin de cido alfa-linolnico se redujo de48% a 14%. Este logro tambin fue notable, ya que utiliza un camino raramenteencontrado en las plantas.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales15Este trabajo es importante en varios aspectos. Uno es que demuestra la viabilidad deel desarrollo de plantas capaces de sintetizar cidos grasos poliinsaturados de cadena larga. Otroes la relativamente alta eficiencia de conversin de los cidos grasos precursores a la de cadena largaformas. Una tercera ventaja es la mejora del equilibrio de cidos grasos omega-6 y cidos grasos omega-3,con reduccin significativa de las cantidades del 18 carbonos precursores linoleico y alphalinoleniccido en comparacin con las plantas convencionales. Sin embargo, otra es la demostracin de quelas plantas pueden ser diseados no slo con respecto a los resultados de los productos finales, sino tambin lavas para alcanzar los fines deseados. Un siguiente paso probablemente ser aplicar esta tecnologaa las semillas oleaginosas como la colza y la soja para ver si el poliinsaturados de cadena larga grasocidos se acumulan en la semilla.Aunque la produccin de la EPA en las plantas representa un enorme logro cientfico, eltrata de hacer cido Docahexenoic (DHA), un poliinsaturados omega-3 los cidos grasos 22-carbonocido importante en la retina y el cerebro funcin y otros sistemas del cuerpo permaneci sin resolver.En los mamferos, la conversin de EPA a DHA es ineficiente y requiere varios pasos. Ellaes posible, en teora, para llevar a cabo esta conversin de manera directa, pero las enzimas ahacerlo no estn presentes en los mamferos. Varios grupos de investigacin han examinado muchas algase identificado las enzimas especficas para esta conversin (Sayanova y Napier 2004, Meyeret al. 2004). Una vez que se identificaron y clonaron los genes para estas enzimas podran serincorporado en organismos modelo para ver si se produce DHA. A finales de 2004,Amina Abbadi en la Universidad de Hamburgo, Alemania, en colaboracin con colegas en el Reino Unidoy los EE.UU., inform de la exitosa transformacin de la levadura que produjo pequeas cantidades deDHA (Abbadi et al. 2004). Esta realizacin requiere cuatro transformaciones de genes. Laequipo luego pas a desarrollar el lino transgnico, una planta con abundante cido alfa-linolnicopara la conversin a cidos grasos de cadena larga.Varios pasos permanecen antes de los cidos grasos poliinsaturados de cadena larga estarn disponibles encultivos comerciales. Sin embargo, la demostracin de que las plantas pueden ser modificados para hacer estosnutrientes importantes significa que muchos de los obstculos cientficos han conquistado. Estetrabajo da un gran impulso a la posibilidad de que las plantas sean una fuente importante de la dieta deestos cidos grasos.El cido gamma-linolnico: Este cido graso es el primer paso en la conversin de cido linoleico encido araquidnico en la va de cidos grasos omega-6. Cuando se consume en la primavera de tardeo aceites de borraja, que es poco convierten en cido araquidnico. Por esa y otras razones, puedetener un beneficio potencial en la enfermedad cardiovascular (Fan y Chapkin 1998). Gamma-linolnicocido se ha asociado con la mejora de condiciones de la piel en sujetos humanos, la mejora de hgadola funcin en pacientes con cncer de hgado, y con efectos anti-cncer en estudios de cultivo celular. EllaTambin se ha demostrado para mejorar la eficacia de tamoxifeno, un medicamento anti-estrognicautilizado para prevenir la recurrencia del cncer de mama. Se cree que suprimir la produccin dereceptores de estrgeno en las clulas.El cido gamma-linolnico est naturalmente presente en cantidades apreciables en algunas plantas, especialmenteborraja (Borago officinalis), onagra (Oenothera biennis), aceite de grosella negro (Ribesnigrum) y Echium (Echium plantagineum). La capacidad de aumentar la produccin decido gamma-linolnico en plantas de tabaco mediante la transferencia del gen de la delta-6 desaturasaenzima de diversas fuentes fue mostrado por primera vez en 1996 por Reddy y Thomas en la Texas A & MUniversidad, y por otros en 1997 (Reddy y Thomas 1996, Sayanova et al. 1997). Un recienteestudio inform que el contenido de cido gamma-linolnico en canola transgnica vari de 22%al 45% (Wainright et al., 2003). Onagra tambin se ha modificado genticamente paraaumentar el contenido de cido gamma-linolnico (Wainwright et al. 2003). Arcadia Biosciences, Davis,CA, tambin ha informado de plantas transgnicas de crtamo con un 65% de cido gamma-linolnico en el aceite.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales16El estudio de Ursin de canola transgnica enriquecida en cido estearidnico discuti anteriormente tambininform que un cruce entre la lnea transgnica de canola producir cido estearidnico yuna alta lnea de canola en cido gamma-linolnico produjo un canola contiene aproximadamente 11% gammalinolenicy cido estearidnico aproximadamente el 14% (Ursin 2003). Este ejemplo ilustra lavariedad de cidos grasos que se puede desarrollar en los aceites de semillas utilizando una combinacin de genticala ingeniera y las tcnicas de cultivo de plantas tradicionales.III. Cantidad y Calidad de Protena VegetalLos esfuerzos para mejorar el contenido de protena y la calidad de los alimentos bsicos han estado en marcha durantedcadas. El foco principal est cultivos en los pases en desarrollo, donde los dficit de nutrientesestn muy extendidas y diversidad de la dieta limitada. Los alimentos como la papa y la yuca, los alimentos bsicosen varias partes de Amrica del Sur y frica, tienen menos del uno por ciento de protenas.Los esfuerzos para mejorar la calidad de protena se esfuerzan por aumentar la cantidad de la limitacin de aminocidos esencialescidos proporcionadas por la protena en el alimento. Los cidos ms a menudo presentes en inadecuada aminocidoscantidades son lisina, triptfano, y metionina. Las mejoras en beneficio de la calidad de protenatanto la nutricin humana y animal y aumentar la eficiencia de la alimentacin de los cultivos alimentados a la alimentacinanimales. Por ejemplo, el maz se alimenta al ganado ampliamente pero es limitante en lisina y metionina.De maz con niveles ms altos de estos aminocidos podra mejorar significativamente la eficiencia de los piensos ycuesta de entrada inferior a los agricultores. Variedades mejoradas de maz consumidos por los seres humanos tendran tambinbeneficios nutricionales.Hay varias maneras de mejorar la cantidad y calidad de protenas. Uno es para aumentar lacantidad total de protena producida por la seleccin de germoplasma con un equilibrio alterado de semillaprotenas. Esto se puede hacer por cruzamiento tradicional o ingeniera gentica. Otroenfoque consiste en introducir genes de otras fuentes de protenas que tienen un saldo favorablede aminocidos esenciales. Un ejemplo es la introduccin en la patata de un gen para la semillaprotena de la albmina de amaranto. Un tercer enfoque busca aumentar la produccin deaminocidos especficos tales como la lisina. Este enfoque fue utilizado en el desarrollo de la calidadLa protena del maz, se discute ms adelante.William Folk y su equipo de la Universidad de Missouri, Columbia, MO, fueron pioneros en otroacercarse a mejorar semillas de calidad de protenas. Su estrategia consisti en sustituir ms deseabley los aminocidos escasos para las ms abundantes en ciertas protenas de la semilla (Chen et al. 1998,Wu et al. 2003). Se aplic este concepto al arroz mediante el aumento de la produccin de lisina, unaaminocido esencial, a expensas de los aminocidos no esenciales, glutamina, asparaginay cido glutmico.Yuca: Un alimento bsico de unos 500 millones de personas en las zonas tropicales y subtropicales deel mundo, la yuca (Manihot esculenta Crantz), tambin conocida como la yuca o mandioca, prospera entierras marginales que tienen poca lluvia y suelos pobres en nutrientes. Se consume ampliamente en frica,y partes de Asia y Amrica del Sur. Raz de yuca tiene menos de 1% de protena y pobresvalor nutricional. Sin embargo, las hojas tambin se consumen y son una buena fuente debeta-caroteno, el precursor de la vitamina A.En 2003, Zhang y sus colegas reportaron el uso de un gen sinttico para aumentar la protenacontenido en la yuca (Zhang et al., 2003). El gen es una protena de almacenamiento rica en nutricionalmenteaminocidos esenciales. Cuando el gen se expres en la yuca, plantas transformadasexpresado el gen en las races y hojas, ambos de los cuales se consumen en la dieta humana. Laexperimento demostr la viabilidad de aumentar la cantidad y calidad de protenasen la yuca.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales17La yuca tambin contiene glucsidos cianognicos que pueden producir toxicidad crnica si noeliminado o reducido por el rallado, el secado al sol, o fermentacin. Los esfuerzos para desarrollar yucavariedades bajas en estos txicos es una alta prioridad de investigacin.Maz: El maz (Zea mays) es el alimento bsico predominante en gran parte de Amrica Latina yfrica. Aunque algunas variedades pueden contener cantidades apreciables de protena, su calidades pobre debido a la baja contenido de lisina y triptfano. En 1964, se descubri quemaz que lleva un gen conocido como opaco-2 contena concentraciones de lisina aumenty triptfano y haban mejorado significativamente la calidad nutricional (Agricultura y la AlimentacinOrganizacin 1992). Sin embargo, el maz opaco-2 demostr tener bajos rendimientos, aumentsusceptibilidad a enfermedades y plagas, y las caractersticas funcionales de calidad inferior.En el Centro Internacional de Mejoramiento de Maz y Trigo (CIMMYT) en Mxico, el trabajocon el gen opaco-2 seguido utilizando tanto la cra tradicional y mtodos moleculares.Despus de al menos 12 aos de trabajo, los investigadores del CIMMYT lograron desarrollar maz resistentevariedades que contenan el doble de la lisina y el contenido de triptfano como variedades tradicionales,pero eran resistentes a las enfermedades y de alto rendimiento. Los cientficos Surinder K. Vasal y EvangelinaVillegas del CIMMYT fueron galardonados con el Premio Mundial de la Alimentacin en 2000 por su trabajo en desarrollo"El maz con calidad de protena". Las variedades de maz con calidad de protena se han adaptado para y liberadoen ms de 40 pases de Amrica Latina, frica y Asia.Investigadores recientes en el CIMMYT reportaron el desarrollo de maz transgnico con mltiplescopias del gen de amaranto (Amaranthus hypochondriacus) que codifica para la semillaamarantin protena de almacenamiento (Rascon-Cruz et al. 2004). La protena total en el maz transgnicose incrementaron en un 32% y algunos aminocidos esenciales se elevaron un 8% a 44%.En 2004, un equipo de investigadores de la Universidad de California, Riverside, inform quemaz transgnico con aumento de la produccin de la planta de la regulacin de la hormona, citoquinina, tenacasi dos veces el contenido de protena y aceite como el maz convencional (Young et al. 2004). Estedesarrollo se debi a un cambio inusual en la forma en que la planta desarrolla. Normalmente,mazorcas de maz desarrollan flores en pares, uno de los cuales por lo general muere. Bajo la influencia de lacitoquinina adicional, tanto las flores desarrollado, pero cedi un solo ncleo. Estos ncleoscontena ms protena y aceite de maz convencional.Siguiendo una estrategia diferente para mejorar la calidad de las protenas, los investigadores de Monsanto, St. Louis,MO, utiliza tcnicas de ingeniera gentica para reducir la cantidad de protenas de almacenamiento de zena.Estas protenas de almacenamiento constituyen ms de la mitad de la protena en el maz y son deficientes en lisinay triptfano. Aumento de la produccin de otras protenas en el maz condujo a niveles ms altos delisina, triptfano, y metionina (Huang et al., 2004). El agronmico y nutricionalActualmente se estn evaluando las propiedades de estas lneas.Los investigadores del Instituto Max Planck, Alemania, se han centrado en metionina, otroaminocido limitante. Ellos aclarados varios pasos clave en el metabolismo de la metionina enplantas. Esta obra, actualmente en la etapa preliminar, podra allanar el camino para el uso detcnicas de ingeniera gentica para mejorar el contenido de metionina de las plantas (Hessey Hoefgen 2003).Patata: patata (Solanum tuberosum) es un alimento bsico en toda partes de Asia, frica,y Amrica del Sur. Tpicamente, las patatas contienen aproximadamente 2% de protena y 0.1% de grasa. Erainformaron en 2000 que, como en la yuca, la transferencia del gen de la protena de la albmina de semillas deAmaranthus hypochondriacus a la patata result en un aumento "sorprendente" en contenido de protenasde las patatas transgnicas (Chakraborty et al. 2000). En 2004, investigadores de la NacionalAplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales18Centro para la Investigacin del Genoma Vegetal, la India, inform el desarrollo de un punto de vista nutricionalmejorada lnea de patata con un 25% ms altos rendimientos de tubrculos y 35% -45% ms de protenascontenidos (ISAAA 2004). Apodado el "protato," la papa rico en protenas tuvo significativaaumentos en lisina y metionina, que mejoran la calidad de la protena adicional(Consejo de Informacin sobre Biotecnologa 2004). En febrero de 2004, se inform de esta patata"Liberacin se acerca" a las comunidades agrcolas.Cabe sealar que mientras que las patatas son conocidos por su alto contenido de almidn, ha sidoposible genticamente patatas ingeniero que contienen grasa (triglicridos). En julio de 2004, Klausy sus colegas del Instituto Max Planck de Fisiologa Molecular de Plantas demostraronaumento de la sntesis de cidos grasos en las patatas (Klaus et al. 2004).Arroz: Casi la mitad de la poblacin mundial come arroz (Oryza sativa L.), al menos una vez al da(IRRI sin fecha). El arroz es el alimento bsico entre los pobres del mundo, especialmente en Asia y partesde frica y Amrica del Sur. Es la principal fuente de energa y nutricin para millones de personas.Por lo tanto, mejorar la calidad nutricional de arroz podra potencialmente mejorar la nutricinestado de casi la mitad de la poblacin mundial, en particular de sus hijos. Arroz Commoditycontiene protena aproximadamente 7%, pero algunas variedades de arroz, en particular negro, contienen tanto como 8,5%(Organizacin para la Agricultura y la Alimentacin de 2004). La limitacin de cido ms amino en el arroz es lisina.Los esfuerzos para aumentar el valor nutricional del contenido de protenas diana arroz y la calidad a lo largo decon nutrientes claves a menudo deficientes en poblaciones consumidores de arroz, como la vitamina A y hierro.El Instituto Internacional de Investigacin del Arroz (IRRI), Filipinas, es un centro de atencin primaria para el arrozinvestigacin y desarrollo de variedades mejoradas.En 1999, el Dr. Momma y sus colegas de la Universidad de Kyoto, Japn, informaron de un genticamentearroz ingeniera que tiene aproximadamente 20% mayor contenido de protena en comparacin con el arroz de control(Momma et al. 1999). Las plantas transgnicas que contienen un gen de soja para la protena glicininacontenida 8,0% de protena y un perfil de aminocidos esenciales mejorado en comparacin con el 6,5%protena en el arroz de control.Como se mencion brevemente ms arriba, el Dr. William Folk y su equipo modificaron genticamente el arroz paraaumentar su contenido de aminocido lisina (Wu et al. 2003). Lo hicieron mediante la modificacinel proceso de sntesis de protenas, ms que por la transferencia de genes o la expresin de nuevoprotenas. Se logr un aumento global del 6% en el contenido de lisina en el grano (Chen et al.1998). Aunque el contenido de lisina se mantuvo por debajo de los niveles ptimos, los cientficos sugirieron quetransformaciones y modificaciones adicionales podran aumentar an ms los niveles de lisina.Quizs el ms famoso transformaciones genticas en el arroz son los de "arroz dorado"que implica el precursor de vitamina A, beta-caroteno, y hierro. El cientfico principal en el oroproyecto de arroz, el Dr. Ingo Potrykus, ahora retirado del Instituto Federal Suizo de Tecnologa,Tambin particip en la aplicacin de la biotecnologa para la mejora de la protena de arroz. Aunquedetalles son escasos, Potrykus describi el trabajo del Dr. Jesse Jaynes, que sintetiza ungen sinttico que codifica para una protena ideal de almacenamiento de alta calidad con una mezcla equilibradade los aminocidos. El gen, llamado Asp-1, se transfiri a arroz con la apropiadainstrucciones genticas para su produccin en el endospermo o parte de almidn del grano de arroz.Las plantas transgnicas de arroz acumulan la protena Asp-1 en su endosperma en una gamade concentraciones y proporcionadas aminocidos esenciales, pero los datos no est disponible todava, en lalas concentraciones alcanzadas o la importancia nutricional. Precedente para la expresin de unagen sinttico en el arroz cultivado en cultivo celular sugiere que el enfoque de Jaynes es viable (Huanget al. 2002).IV. Modificado CarbohidratosA. AlmidnEl almidn de cereales, granos y tubrculos aportan una parte sustancial de las caloras de la dietay en muchos pases pobres, proporcionar la mayor parte de la energa de los alimentos. El almidn tambin es importantepara fines industriales, alimentacin y. Su uso como pasta se remonta a por lo menos 4.000 aos antes de nuestra era a laEgipcios que cementado tiras de papiro caas con pasta de almidn para la escriturapapel.Adems de proporcionar energa, almidn confiere caractersticas funcionales a los alimentos: textura,viscosidad, solubilidad, gelatinizacin, estabilidad del gel, claridad, etc. Estas caractersticas dependenen la proporcin de amilosa y amilopectina, los principales componentes de almidn. La amilosay amilopectina difieren uno de otro en longitud de la cadena, la ramificacin, y el grado depolimerizacin. La amilosa es lineal y la amilopectina es altamente ramificado. Cmo un particular,almidn ser utilizado en los alimentos, lo que determina la relacin de amilosa a amilopectina es msadecuado. Almidones ricos en amilosa incluyen maz alto en amilosa (70%), maz (28%), trigo (26%)y sag (26%). En contraste, el arroz creo y sorgo creo no contienen amilosa. Miembrosde la familia de patatas de patata, batata, mandioca-tiene 17% a 20% de amilosa.Muchas lneas de maz han sido desarrollados con diferentes caractersticas derivadas de modificadoproporciones de almidn y el aumento de contenido de amilosa. Patatas alta amilosa transgnicos desarrolladosmediante la inhibicin de dos enzimas de ramificacin se inform a ceder ms tubrculos y tienen menorcontenido de almidn, grnulos ms pequeos, y el aumento de azcares reductores (Hofvander et al. 2004).La biotecnologa tambin se ha dirigido a aumentar el contenido de almidn (Geigenberger et al. 2001,Regierer et al. 2002). Las patatas fueron alterados genticamente para aumentar la actividad de la adenilatoquinasa, una enzima implicada en el metabolismo energtico y el almidn de produccin de la planta.Las patatas transgnicas resultantes haban aumentado sustancialmente adenilatos y un 60%aumentar en almidn en comparacin con las plantas de tipo salvaje (Regierer et al. 2002). Inesperadamente, elconcentraciones de varios aminocidos se aumentaron de 2 a 4 veces, y la produccin de tubrculos aumentaron.Publicidad considerable fue dada a las patatas modificadas por Monsanto a principios de 1990tener mayor contenido de almidn. Estos se promociona como ms deseable para las patatas fritasporque tendran absorber menos grasa durante la fritura. Son un ejemplo del tipo de almidnmodificacin que puede tener beneficios para la salud secundarios como consecuencia de la forma en que se utilizan.B. fructanosLos fructanos son polmeros (unidades de repeticin) de la fructosa azcar. Sirven en los alimentosproductos como edulcorante de bajas caloras, fuente de fibra diettica, y agente de carga. Ellostambin puede estimular el crecimiento de las bacterias del colon deseables, tales como la espina. Los fructanos tienenaplicaciones amigables con el ambiente no alimentarios en la fabricacin de biodegradableplsticos, cosmticos y detergentes. Los fructanos son de origen natural en las alcachofas de Jerusaln(sunchokes) y la achicoria, pero deficiencias agronmicas en el cultivo de estos cultivos han limitadosu uso.La inulina, un fructanos se encuentran en las alcachofas de Jerusaln, fue sintetizado con xito en las patatastras la transferencia de dos genes de globo alcachofas (Cynara scolymus) (Hellwege etal. 2000). El espectro completo de las molculas de inulina presentes en alcachofas se expres en elpapas transgnicas. La inulina compuesto 5% del peso seco de los tubrculos transgnicos yno influy en la concentracin de sacarosa. Sin embargo, se redujo el contenido de almidn.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales20En un programa llamado la Agricultura y el Programa de Pesca, o FAIR, el EuropeoComisin financi programas multidisciplinarios de investigacin en agricultura y pesca,incluyendo un proyecto sobre fructanos para usos alimentarios y no alimentarios. La investigacin hasta la fecha incluye laaislamiento de varios genes para las enzimas transferasa de fructosilo que participan en la produccin defructanos. La viabilidad del uso de estas enzimas se ha demostrado en plantas modelo ycultivos objetivo como la remolacha azucarera (Annimo 2000). Adems, se inform en 2004 queSe aislaron y se transfirieron a azcar genes que codifican para transferasas fructosilo en cebollaremolacha, una planta que normalmente no sintetizan fructanos (Weyens et al. 2004). Siguientela transferencia de los genes, los fructanos tipo cebolla se produce a partir de la sacarosa, sin prdida dehidratos de carbono de almacenamiento.V. Aumento de vitamina contenido en PlantasA. El beta-caroteno y otros carotenoidesBeta-caroteno pertenece a la familia de los carotenoides y es abundante en las plantas de naranjacolor. Es el precursor de la vitamina A y puede ser convertido a la vitamina activa durantela digestin. Otros carotenoides no tienen potencial de actividad de vitamina A. Los seres humanos no puedensintetizar carotenoides y por lo tanto depender de alimentos para abastecer a ellos. Muchos de los alimentos de primera necesidad,especialmente arroz, no contienen beta-caroteno o de sus precursores los carotenoides. Las dietas que carecen de otrafuentes alimenticias de vitamina A o beta-caroteno estn asociados con la deficiencia de vitamina A, quepuede resultar en ceguera, infecciones graves, ya veces la muerte. De acuerdo con el MundialOrganizacin de la Salud, deficiencia de vitamina A es la causa principal de ceguera prevenibleen todo el mundo. La deficiencia afecta a unos 134 millones de personas, especialmente nios, en 118pases. La superacin de esta deficiencia de nutrientes es un reto para la salud global urgente.El desarrollo de "arroz dorado", llamado as por su color amarillo conferida por lapresencia de beta-caroteno, fue un hito en la aplicacin de la biotecnologaa la nutricin y la salud pblica. Peter Burkhardt, trabajando con Ingo Potrykus y sus colegasen Suiza, fue el primero en mostrar que el arroz transgnico, que lleva un gen de narciso,podra expresar fitoeno, un intermedio clave en la sntesis de beta-caroteno (Burkhardt etal. 1997). Posteriormente, el grupo Potrykus inform la aplicacin de tres transgenes enel desarrollo de arroz que expresan toda la va para la produccin de beta-caroteno(Ye et al. 2000, Beyer et al. 2002). El trabajo adicional con el arroz dorado incluye la insercinde un gen para aumentar el contenido de hierro (Potrykus 2003). IRRI est mestizaje laarroz transgnico en nutrientes mejorado con variedades locales de arroz de Asia y frica, y fieldtestinglas nuevas lneas para el valor nutricional y el rendimiento agronmico. Variedades de oroRice no se espera que est listo para los agricultores por varios aos ms.El desarrollo de plantas transgnicas capaces de producir una variedad de carotenoides es un activorea de investigacin. Es claro que la produccin de fitoeno, el primer producto en la ruta parala sntesis de carotenoide, es el paso limitante de la velocidad en la generacin de carotenoides (Cunningham 2002).Utilizando la tecnologa de transferencia gnica para aumentar la expresin de la fitoeno sintasa, la enzimaque hace fitoeno, incrementa sustancialmente la sntesis de carotenoides. Por ejemplo,Shewmaker y sus colegas (1999) de Monsanto inform de un aumento de hasta 50 veces encarotenoides, principalmente alfa y beta-caroteno, en canola (Brassica napa). Sin embargo, la vitaminaNiveles E disminuyeron significativamente, contenido de cido oleico aumenta y linoleico y alfa-linolnicocidos se redujeron en comparacin con semillas no transgnicas. Estos otros cambios tendranque ser modificado o evaluado para determinar si podran tener una nutricin significativaimplicaciones.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales21En un estudio separado en la canola, el grupo Monsanto transfiere a canola tres genes debacterias que afectan a la va de sntesis de fitoeno. Cuando se incluyen un triple construct-genes para tres enzimas diferentes, fitoeno sintasa, fitoeno desaturasa y licopenociclasa las semillas de canola transgnicas resultantes mantienen la misma cantidad de total decarotenoides, pero aument la proporcin de beta a alfa-caroteno a partir de 2: 1 a 3: 1 (Ravanelloet al. 2003).Stalberg y sus colegas en Suecia tambin estudiaron los efectos de la fitoeno sintasa dela sntesis de carotenoides en Arabidopsis thaliana transgnica. Examinaron tres cetocarotenoides;semillas transformadas tuvieron un aumento de 4,6 veces en el pigmento total y una de 13 vecesaumento de estos tres carotenoides (Stalberg et al. 2003). Tambin informaron de un 43 vecesincremento medio en beta-caroteno (Lindgren et al. 2003). La lutena, otro punto de vista nutricionalimportante de carotenoides, se increment significativamente, pero zeaxantina slo se increment en unfactor 1,1. Tambin observaron importantes niveles de licopeno y el alfa-caroteno en elsemillas, mientras que slo se encontraron cantidades traza en las plantas de control. Sin embargo, la germinacinse retras en proporcin al aumento de los niveles de carotenoides.Otros han examinado el efecto de los transgenes que afectan al metabolismo de carotenoides en fitoenosntesis. El grupo del Dr. Peter Bramley en la Universidad de Londres, Reino Unido,los tomates transformados utilizando un gen que codifica para una enzima bacteriana que conviertede fitoeno para el licopeno, el precursor de la beta-caroteno. Tomates que llevan el bacterianagen tena acerca de un aumento de 3 veces en el contenido de beta-caroteno, pero carotenoides totales no fueraaumentado (Romer et al. 2000). El contenido de caroteno alterado no afect el crecimiento de plantas ydesarrollo.La lutena y la zeaxantina son carotenoides nutricionalmente importantes para la proteccin de la retinay reducir el riesgo de degeneracin macular relacionada con la edad (Krinsky et al. 2003, Gale et al. 2003).La lutena se encuentra en los vegetales de hoja verde como las espinacas y las acelgas, y zeaxantinaocurre en los alimentos de color amarillo como el mango, el maz y los melocotones. Este ltimo no es particularmenteabundante en las dietas occidentales. Romer y sus colegas de la Universitat Konstanz, Alemania, fueroncapaz de utilizar la biotecnologa para bloquear la conversin de zeaxantina a otro carotenoidey por lo tanto aumentar su contenido en las patatas (Romer et al. 2002). Con este enfoque seobtenido aumento de los niveles de zeaxantina en patatas que van desde 4 a 130 veces. Totalcarotenoides se incrementaron en 5,7 veces, pero en algunos, se redujo el contenido de lutena. Alphatocopherol(Vitamina E) se aument de 2 a 3 veces en las patatas transgnicas. Sintonia FINAestas alteraciones tiene el potencial de mejorar significativamente el valor nutritivo de la papa.En otro estudio, el grupo de Bramley transfiere el gen que aumenta la sntesis de carotenoidesde una bacteria a los tomates y el total medido y carotenoides especficos en el transgnicofrutas (Fraser et al. 2002). Carotenoides totales fueron de 2 a 4 veces ms alta en frutas transgnicas queen las plantas no transformadas, con aumentos en fitoeno, licopeno, beta-caroteno, lutena yde que van entre 1,8 a 2,4 veces.Tomates con retraso en la maduracin se produjeron como resultado de la insercin de un gen que codificaS-adenosilmetionina descarboxilasa, una enzima implicada en el proceso de maduracin (Mehtaet al. 2002). Una consecuencia adicional de esta modificacin transgnica era una de varias vecesaumento en el contenido de licopeno. El licopeno se convierten normalmente a beta-caroteno, perotomates con el aumento del contenido de licopeno pueden haber mejorado el valor nutritivo. El licopenoel consumo se ha relacionado con la reduccin del riesgo y la propagacin de cncer de prstata, aunquedatos definitivos faltan (Etminan 2004, Kristal 2004).Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales22El carotenoide astaxantina se sintetiza por las algas y las plantas y es responsable de lade color rosa en el camarn y el salmn. Los humanos absorben astaxantina mal, pero la absorcin esaumento en la presencia de grasa (Mercke Odeberg et al. 2003). La astaxantina es de intersdebido a sus fuertes propiedades antioxidantes in vitro. Es menos claro si se trata de unantioxidante en la salud humana. La astaxantina se usa comercialmente en los piensos para cultael salmn y la trucha.Produccin de astaxantina en flores y frutas tambin se ha logrado con latcnicas de la biotecnologa. El uso de un gen de la alga Haematococcus pluvialis,investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusaln, Israel, transfirieron el gen en el tabaco(Nicotiana tabacum). Plantas de tabaco transgnicas astaxantina producida y cambiado de color(Mann et al. 2000). Esta capacidad para manipular la pigmentacin en las frutas y las flores puede tenerimplicaciones potenciales y posibles comerciales para aumentar la disponibilidad de los carotenoidespara la salud humana.B. La vitamina EExiste un fuerte inters en vitamina E, debido a los estudios que relacionan a la disminucin de ocurrenciade varias enfermedades degenerativas y el cncer, aunque no se ha comprobado la eficacia y datosson incompatibles (71, 72). Algunos ensayos recientes con la administracin de suplementos de vitamina E no informproteccin contra las enfermedades cardiovasculares o el cncer y algunas posibilidades de mayor riesgode la insuficiencia cardaca (Eidelman et al. 2004, Lonn et al. 2005, Miller et al. 2005). Adems, debidovitamina E es un anti-oxidante, es til en alimentos y aceites para proporcionar estabilidad a la oxidacin.La vitamina E se encuentra principalmente en los aceites vegetales, germen de trigo, y algunos otros alimentos no ampliamenteconsumido. La forma ms potente de la vitamina es alfa-tocoferol, pero el menos potentegamma, beta y delta formas estn ms extendidos en las plantas. Los esfuerzos para aumentar el contenidode vitamina E en plantas de alimentos, en particular los cereales y granos, que pueden tener cantidades bajas,han buscado aumentar la cantidad de sustancias precursoras mediante la sobreexpresin de los genespara varias enzimas implicadas en la ruta biosinttica. La vitamina E biosntesis implicacaminos complicados por lo que se requieren mltiples manipulaciones genticas.En septiembre de 2003, el Dr. Edgar Cahoon del Departamento de Agricultura (USDA) yco-investigadores del Centro Donald Danforth Planta Ciencia, St. Louis, MO, anunciadael desarrollo de maz transgnico con aumento de los niveles de vitamina E. insercin de un gena partir de cebada en maz aumento de la conversin de los precursores de la vitamina E a la vitamina E en s(Cahoon et al., 2003). El contenido de vitamina E y tocotrienol, una sustancia muy relacionada,se increment hasta 6 veces. Sin embargo, gran parte de la antioxidante producido se tocotrienolesen vez de la vitamina E (Aijawi y Shintani 2004). Los tocotrienoles, aunque potenteantioxidantes in vitro, se absorben mal en los seres humanos; sin embargo, pueden tener el colesterolpropiedades de descenso (Theriault et al. 1999). Adems de mejorar la teraputica potencial yvalor nutritivo del maz, esta alteracin puede aumentar su estabilidad oxidativa despus de la cosecha.En la soja, Van Eenennaam y sus colegas desarrollaron plantas transgnicas que fueron capaces deaumentar la conversin de las formas ms dbiles de tocoferol normalmente presentes en la sojaa la ms potente alfa-tocoferol forma (vitamina E). El resultado fue un aumento de 5 vecesen la actividad de la vitamina E (Van Eenennaam et al., 2003). Este trabajo abre el camino para ladesarrollo de aceites ricos en vitamina E y plantas con beneficios potenciales para la salud.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales23C. La vitamina CLa vitamina C o cido ascrbico, es abundante en los ctricos y otras frutas como la fresa ykiwi, pero es muy baja en los cereales y granos. Por otra parte, no puede ser sintetizado por los seres humanosni almacenado en ningn grado apreciable. Por lo tanto, dependemos de consumo diettico regularpara satisfacer nuestras necesidades de vitamina C. En las zonas del mundo donde los alimentos que contienen vitamina Cno son ampliamente consumidos, estrategias para aumentar la vitamina C en los cereales y granos HOLDconsiderable potencial para mejorar la salud.En 2003, las Galias y sus colegas de la Universidad de California, Riverside, anunciaron latransformacin exitosa de maz y el tabaco que se tradujo en un aumento del 20% en vitaminaC (Chen et al. 2003). Lograron esto aumentar la transferencia de un gen de trigopara una enzima que recicla la vitamina C y evita su descomposicin. El aumento de expresin deesta enzima en maz transgnico y el tabaco transgnico result en un incremento de 2 a 4 veces encontenido de vitamina C en el ncleo. La aplicacin de este enfoque a otras plantas de alimentos sigue siendopara ser desarrollado y evaluado.La posibilidad de aumentar el contenido de vitamina C de fresas, una buena fuente de la vitamina,fue reportado en 2003 por un equipo de investigacin de la Universidad de Mlaga, Espaa (Agius et al.2003). El uso de un gen para la enzima reductasa D-galacturonato transferido a la fresa(Fragaria spp) este grupo mostr que el contenido de vitamina C en la fruta de fresa modificadoaument con la expresin del transgn. Este estudio demostr la viabilidad deel uso de esta enzima para elevar el nivel de vitamina C en las plantas.D. cido FlicoLa ingesta inadecuada de la vitamina cido flico, uno de una familia de folatos, se asocia conanemia megaloblstica, defectos de nacimiento, trastornos del desarrollo cognitivo, y algunos crnicaenfermedades. Los folatos estn disponibles en pequeas cantidades en una variedad de frutas y verduras, peroingestas tienden a ser bajos. Por esta razn, sera deseable aumentar la concentracin defolatos en alimentos bsicos y alimentos ampliamente consumidos. En la U. S. varios alimentos estn fortificadoscon cido flico. En 2004, Hossain y sus colegas de la Universidad de Tufts, en Medford, Massachusetts, y elDonald Danforth Plant Science Center report un aumento de 2 a 4 veces en folatos y pterinas,los precursores de los folatos, en Arabidopsis thaliana transgnica modificados por la incorporacindel transgn para el primer paso en la sntesis de cido flico (Hossain et al. 2004). Otrolos investigadores han desarrollado tomates transgnicos, tambin enriquecidos en el mismo gen, que tenael doble de la cantidad de cido flico como el control de la fruta (Daz de la Garza et al., 2004). Este grupo fuecapaz de aumentar el contenido de folato de 10 veces mediante la inclusin de una segunda transformacin de genes para aumentarel contenido de otra sustancia, para-aminobenzoato, necesaria para la sntesis de cido flico. Estosestudios proporcionan una buena evidencia de la posibilidad de aumentar la disponibilidad de esta vitamina enampliamente consumido alimentos.E. Los antioxidantesLas vitaminas C y E funcin como antioxidantes en el cuerpo. Sin embargo, muchas otras sustanciasampliamente distribuido en los alimentos en pequeas cantidades tambin proporcionar proteccin contra potencialmenteproductos de degradacin perjudiciales resultantes de la oxidacin durante el metabolismo normal.Productos de degradacin de la oxidacin, tales como las especies reactivas de oxgeno, los lpidos oxidados, y libre deAplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales24Los radicales se han asociado con enfermedades crnicas, por lo que no ha habido un considerable intersen la disponibilidad de antioxidantes. Se debe tener sonaba, sin embargo, debido a que en pequeoasciende muchas de estas sustancias son de proteccin; en altas dosis, pueden actuar como prooxidantesy puede ser perjudicial. Varios ejemplos de las aplicaciones de la biotecnologa para mejorar lacapacidad antioxidante en alimentos se describen a continuacin.Los compuestos fenlicos son los antioxidantes ms extendidas en los alimentos. Incluyen talessustancias como los flavonoides, tocoferoles, quercetina, resveratrol, y muchos otros. Ellos tienenconvertido en familiar para los consumidores, ya que se promociona en los alimentos tan diversos como las bayas,vino, t, aceite de oliva, y muchos otros. Las papas son una fuente de flavonoides antioxidantes yvitamina C. Para mejorar el contenido antioxidante de patatas, Lukaszewicz y colegasllevado a cabo una serie de transformaciones usando uno o varios genes que codifican enzimas enla va de sntesis bioflavanoide (Lukaszewicz et al. 2004). Las plantas transgnicas exhibieronaument significativamente los niveles de cidos fenlicos y antocianinas, adems de la mejora de antioxidantede capacidad. Sin embargo, se redujeron los niveles de almidn y glucosa. Estos resultados apuntan arelaciones complejas entre el contenido de antioxidantes y otros compuestos, pero indicanque los niveles de antioxidantes en las patatas se pueden modificar en la biotecnologa.Otro antioxidante fenlico, cido clorognico, se acumula en algunos cultivos y esencuentra en las manzanas, los granos de caf verdes, tomates y t. Es sintetizada por la enzimatransferasa hidroxicinamoil en plantas solanceas (por ejemplo, patata, tomate, berenjena).En 2004, se inform de que los tomates transgnicos portadores del gen de esta enzimaacumulada niveles ms altos de cido clorognico sin efectos secundarios sobre los niveles de otrafenlicos (Niggeweg et al. 2004). Los tomates transgnicos tambin se observ una mejoracapacidad antioxidante, lo que sugiere que estos tomates mejorados podran proporcionar adicionalantioxidantes.Sin embargo, otra transformacin en los tomates se inform recientemente para dar lugar a la sntesisde resveratrol, un antioxidante que no se encuentra normalmente en los tomates. El resveratrol es generalmenteasociado con las uvas y los vinos en los que es abundante. En este estudio, los tomatesincorporando el gen para estilbeno sintasa, una enzima en la va para resveratrolsntesis, tena un contenido de resveratrol de 53 mg / g de tomate fresco sobre la maduracin (Giovinazzoet al. 2005). Los contenidos de otros dos antioxidantes, vitamina C y el glutatin, eran tambinaumentado.

VI. Minerales traza contenido y biodisponibilidadLa mejora de la nutricin humana mediante el aumento de la disponibilidad de minerales en los cultivos espotencialmente altamente eficiente y eficaz. Esta estrategia puede llegar a ms personas en el desarrollo depases que en la fortificacin de los alimentos, debido a que muchos agricultores de subsistencia cultivan su propiaalimentos y estn fuera del sistema de mercado. Si tienen acceso y consumen mejoraronvariedades de cultivos, no slo mejorarn su ingesta de nutrientes, pueden mejorar surendimiento de los cultivos y en consecuencia, su bienestar econmico. Esto es porque los minerales trazason esenciales para la capacidad de la planta para resistir las enfermedades y otros problemas ambientales (Bouis2002). Adems, las plantas con una mayor capacidad de absorber minerales del suelo no lo haragotar los suelos pobres en nutrientes. Tales plantas son capaces de desenlazar minerales en el suelo y hacena disposicin de la planta, lo que hace uso de un recurso abundante en el suelo que sede lo contrario no disponible. Plantas minerales eficientes son tambin ms resistentes a la sequa y requierenmenos insumos qumicos (Bouis 2002).Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales25A. HierroLa anemia ferropnica es una de las deficiencias nutricionales ms extendidas en el mundo.Las Naciones Unidas estiman que ms de tres millones de personas en los pases en desarrollo sonhierro-deficiente (Comit Administrativo 2000). El problema para las mujeres y los nioses ms grave debido a su mayor necesidad de hierro. Por esta razn, el enriquecimiento dealimentos bsicos, especialmente los que se consumen en los pases pobres, es una de las principales prioridades enla investigacin agrcola y la nutricin internacional. En, la deficiencia de hierro arroz que comen las poblacionesLa anemia es causada por hierro diettico, inhibidores de la insuficiencia de la absorcin tales como fitato, yfalta de factores para la absorcin de hierro, tales como cido ascrbico mejora.Aunque se sabe mucho sobre la absorcin de hierro y zinc en las races y transporte deminerales hacia y desde las partes vegetativas de la planta, algunas plantas se acumulan muy poco rastrominerales en el grano (Holm et al. 2002). Por ejemplo, en el trigo slo el 20%, y en el arroz slo5% del hierro en las hojas se transporta a la grano. En los cereales, mucho se almacena en la cscaray posteriormente perdi durante la molienda y pulido. Por lo tanto, las estrategias para aumentar la planchacontenido de cereales y granos se enfrentan al reto de dirigir el almacenamiento de hierro en una forma yubicacin en la planta donde estar biodisponible cuando se consume.Un avance significativo en la mejora del contenido de hierro de cereales se logr por IngoPotrykus y sus colegas. Uno de los genes transferidos al arroz dorado vino de lafrijol, Phaseolus vulgaris. Este gen codifica para la protena de almacenamiento de hierro, ferritina,y cuando se expresa en el arroz transgnico aumentado el doble contenido de hierro (46). Labiodisponibilidad de hierro en variedades de arroz transgnicas que contienen ferritina ha demostrado ser tanbien en forma de sulfato ferroso, comnmente utilizado en los suplementos de hierro, como se refleja en bioqumicandices del estado de hierro en ratas de laboratorio con deficiencia de hierro (Murray-Kolb et al., 2002).Una fuente diferente de genes de ferritina, de soja, se utiliz en la transformacin de arrozaumentar el contenido de hierro (Goto et al. 1999). Los investigadores del Instituto Central de InvestigacinEnerga Elctrica Industria, Japn, transfiere el gen de la ferritina de la soja en el arroz yconfirmado la incorporacin estable de la subunidad de ferritina en la semilla de arroz. El contenido de hierro enlas semillas transgnicas de arroz fue hasta tres veces mayor que en las plantas de control no transgnicas.Otros han utilizado ferritina de soja recombinante bajo un promotor diferente para aumentar lacontenido de hierro en el trigo y el arroz. En este caso, el hierro se increment significativamente en vegetativotejidos pero no en semillas (Drakakaki et al. 2000). Por lo tanto, las condiciones experimentales, el tipo dede promotor utilizado, el transporte y el almacenamiento de mineral en la planta, y otras condiciones hanefectos sustanciales sobre el resultado de los experimentos de ingeniera gentica para aumentar mineralcontenido.El transporte de hierro y la absorcin en las plantas est regulado cuidadosamente. Esto se debe a que el hierro tiene bajosolubilidad y es txico en exceso. Estudios recientes han examinado la funcin de hierroprotenas transportadoras en plantas transgnicas. Estas protenas han demostrado aumentar hierrola absorcin en las races cuando el hierro es deficiente (Eide et al. 1996). La protena transportadora de hierro,IRT1, primero aislado de Arabidopsis thaliana, tambin transporta otros metales como el zinc,manganeso, plomo y cadmio; estos dos ltimos pueden ser txicos. Los investigadores en el laboratoriode la doctora Mary Lou Guerinot en el Dartmouth College, Hanover, NH, han demostrado que la ligeracambios en la composicin de aminocidos de la protena transportadora afecta a la selectividad demetales transportados a la planta (Rogers et al. 2000). Este hallazgo abre la posibilidadde la ingeniera de las plantas con la capacidad de absorber minerales deseables y excluir txicoy los indeseables.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales26Una segunda protena transportadora de hierro, IRT2, tambin ha sido identificado en las races deArabidopsis. Cuando el gen de la IRT2 se incorpor en las plantas de hierro y con deficiencia de zinc,la captacin de hierro se increment (Vert et al. 2001). A diferencia del transportador IRT1, sin embargo, IRT2 hizoNo transporte de manganeso y cadmio cuando se expres en la levadura. Esta observacinsugiere formas en que las transformaciones genticos selectivos podran utilizarse para mejorar ella absorcin de algunos minerales y se excluyan otros.Cabe sealar que los niveles de hierro y zinc tienden a estar presentes juntos en muchas plantas,Aunque el contenido promedio de cada uno difiere. Por ejemplo, en la deteccin de ms de 1.000 variedadesfrijoles comunes, de un elemento bsico nutricional en muchos pases, los cientficos de la InternacionalInstituto de Agricultura Tropical, Nigeria, encontr que el contenido de hierro en promedio alrededor de 55 mg /g de hierro, pero algunas variedades de Per promedio de ms de 100 mg / g de hierro (Gregorio 2002).El contenido en zinc, un promedio de 35 mg / g. Cuando se seleccionaron variedades por su contenido en hierro, ms altalos niveles de zinc se obtuvieron tambin. Estas observaciones sugieren que la modificacin gentica devariedades seleccionadas para aumentar an ms el contenido de hierro podra aumentar los niveles de zinc tambin.Al igual que en los frijoles, las concentraciones de hierro y zinc son diferentes en variedades de arroz. Arroz aromticotiende a tener los niveles ms altos de hierro y varias variedades se han cruzado con xitocon lneas lite de arroz que tiene excelentes caractersticas agronmicas y calidades de grano. Estosrasgos de micronutrientes demostraron ser estables a travs de diferentes ambientes de cultivo ypodra ser cruzado con variedades de alto rendimiento para mejorar la densidad de nutrientes. Alto contenido de hierroarroz desarrollado a partir de la reproduccin tradicional est siendo probado para la biodisponibilidad de hierroy los efectos sobre el estado nutricional de hierro en las mujeres jvenes en las Filipinas (Banco Mundial 2000).Los resultados no est disponible todava.Otro enfoque para mejorar la disponibilidad de hierro para lactantes se inform por Suzukiy colegas (2003) en la Universidad de California, Davis. Estos investigadores desarrollaronarroz transgnico en el cultivo celular que expresaba el gen de la lactoferrina humana, una protena de lecheque se une al hierro. Cuando compararon la lactoferrina recombinante con humana nativalactoferrina ambas protenas retenidas actividad funcional despus del tratamiento trmico suave, alta acidez,y en la digestin vitro. Sus hallazgos sugieren que la lactoferrina recombinante cultivada en plantacultura puede ser una alternativa funcional a la lactoferrina humana en la frmula infantil y proporcionarOtra forma de mejorar la disponibilidad de hierro durante la infancia.B. ZincEl zinc es uno de los varios minerales que pueden ser deficientes en la dieta humana, especialmentedonde no se consume carne. La deficiencia de zinc se asocia con alteraciones en el crecimiento yreproduccin, anorexia, trastornos del sistema inmune, y una variedad de otros sntomas. El zinc es tambinun constituyente importante de ms de 100 enzimas. La absorcin de zinc a partir de cereales ygranos pueden ser entorpecida o bloqueada por la presencia de algunas sustancias tales como fitato.El aumento del contenido de zinc de cereales y granos, especialmente donde los suelos son bajos en zinc, puedenser un medio eficaz para mejorar la nutricin humana y en los mismos rendimientos aumento de plantas de tiempo.Ramesh y colaboradores (2004) en Australia, estudiaron el efecto sobre el contenido de semillas de zinc en la cebada(Hordeum vulgare cv Golden Promise) en plantas transformadas para aumentar la expresin deenzimas transportadoras de zinc. Mltiples lneas transgnicas exhiben contenidos de zinc y de hierro superioresen sus semillas en comparacin con las plantas de control (Ramesh et al. 2004). Cuando se cultiva bajozinc captacin condiciones deficientes, zinc en las lneas transgnicas fue mayor en el corto plazoen comparacin con las plantas de control. Cuando se restableci contenido de zinc, la absorcin de zinc disminuyAplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales27tanto en las plantas transgnicas y de control, lo que sugiere que las protenas transportadoras pueden estardegradada cuando el zinc es adecuada. Este estudio sugiere que el aumento de la produccin de zinclas protenas de transporte pueden ser un enfoque para aumentar el contenido de zinc de cereales.C. El selenioEl selenio es un oligoelemento esencial que se incorpora en las plantas de la tierra. Consumode selenio se ha relacionado con la reduccin del riesgo de todos los cnceres, pero particularmente los de lapulmn, colo-recto y prstata (El-Bayoumy y Sinha, 2004, Peines 2004). El selenio estambin es importante para enzimas y protenas especficas en el cerebro y es necesaria para el buenla funcin inmune. Sin embargo, el selenio es txico a niveles de slo un poco mayores que lasrequiere de una dieta saludable, por lo que se recomienda precaucin con la suplementacin y el aumentoingestas. Las reas donde los suelos son deficientes en selenio son bien conocidos y menos a ms deficientetomas se han observado entre las poblaciones humanas y animales en estas regiones.Tecnologa de la ingeniera gentica ofrece un potencial considerable para aumentar la captacinde selenio de los suelos y que incorpora el mineral en compuestos no txicos en laspartes comestibles de plantas. Plantas modificadas genticamente para absorber por encima de cantidades medias deminerales podran ser utilizados para mejorar la nutricin humana o animal. Por ejemplo, un estudio dela Universidad de California, Berkeley inform de que la ingeniera gentica Arabidopsisthaliana y mostaza india (Brassica juncea) fueron capaces de incorporar ms selenio desuelo y convertirlo a metilselenocistena no txico que las plantas de tipo salvaje (LeDuc et al.2004). Investigadores de la Universidad de Purdue, West Lafayette, IN, tambin mostraron que no las plantasnormalmente acumular selenio, como Arabidopsis, se puede transformar para hacerlo (Ellis etal. 2004). Estos estudios demuestran la viabilidad de desarrollar plantas de cultivo con una mejorcapacidad de absorcin de selenio del suelo y almacenarla en una forma no txica. Por lo tanto, el selenio enconcentraciones adecuadas estaran a salvo de la planta y para el consumo humano.VII. Los fitonutrientes y Sustancias NuevasIntensa actividad de investigacin se est dedicando a la identificacin y estudio de fitonutrientes enplantas con un ojo a su capacidad para proteger la salud, mejorar la funcin inmune, y reducenel riesgo de las enfermedades crnicas que van desde enfermedades del corazn y el cncer a macular relacionada con la edaddegeneracin. Ejemplos de fitonutrientes incluyen: los fitoestrgenos, los polifenoles, yisotocianatos. A pesar de sus nombres tcnicos engorrosos, estas diversas categoras desustancias parecen tener importantes beneficios potenciales para la salud cuando se consume en modestacantidades. Debido a que estn ampliamente distribuidos en frutas y verduras, las dietas ricas en estosalimentos son propensos a suministrar cantidades generosas de muchos de estos fitonutrientes.Desafortunadamente, no hay datos cientficos suficientes a partir de estudios cuidadosamente controlados quedemostrar adecuadamente la seguridad y la eficacia de las sustancias con potencial promesa. Para muchossustancias-licopeno, isoflavonas, el resveratrol, por nombrar algunos, los datos parecen prometedores, perono son consistentes o concluyentes. Extensas medios de comunicacin y fabricante publicidad sobre muchosde estos compuestos genera expectativas exceden justificacin cientfica. Para estosrazones, la mejora de los alimentos con fitonutrientes particulares por lo general carece de suficientebase cientfica para justificar el desarrollo de alimentos con niveles mejorados. Sin embargo, unaAlgunos ejemplos pueden ser citados.Isoflavonas: Las isoflavonas son un tipo de fitoestrgenos, llamados as porque se unen areceptores de estrgeno y imitan algunos de los efectos de la hormona estrgeno. Sin embargo, elefectos biolgicos de las isoflavonas difieren marcadamente de estrgeno y muchos son no hormonal.Aplicacin de la Biotecnologa de los Alimentos Funcionales28La soya es la fuente alimenticia ms rica de isoflavonas y las isoflavonas tienen lugar en otras legumbrestales como habas, y en muchos ("sin carne") alimentos vegetarianos elaborados a partir de productos de soja(USDA 2002). Ellos se han vinculado con aliviar los sntomas de la menopausia, los huesos mejorarla salud, la reduccin del riesgo cardiovascular, y posiblemente reducir el riesgo de cncer de prstata. Laprincipales isoflavonas de soja son la genistena, daidzena, y glycitein. Su concentracin en las legumbresse ve muy afectada por las condiciones de cultivo y el clima, y estas variables podran potencialmenteanular modificaciones genticas.En la actualidad, las isoflavonas son abundantes y fcilmente disponibles, por lo genticos modificacionesaumento de contenido de isoflavona no podra esperarse que sea una alta prioridad. Sin embargo, Yu ycolegas (2003) en la Compaa DuPont, Wilmington, DE, informaron la aplicacin detcnicas de ingeniera gentica para aumentar el contenido de isoflavonas de la soja. Activandogenes en la va de fenilpropanoides, niveles diadzena aumentaron y los niveles de genistena cayeron.Mediante el bloqueo de la rama antocianinas de esta va sinttica, los investigadores obtuvieronconcentraciones ms altas de isoflavonas. Por lo tanto, es posible aumentar el nivel de isoflavonasen la soja.Los fitosteroles y fitostanoles: Los fitoesteroles y sus derivados saturados, fitoestanoles,son esteroles vegetales que se encuentran en pequeas cantidades en aceites vegetales. Cuando se consume en suficientecantidad, son eficaces en la reduccin de los niveles de colesterol en la sangre. Datos suficientes de sueficacia y seguridad existen de que la FDA ha permitan a los fabricantes de alimentos para reclamar un papellos esteroles o estanoles vegetales o sus steres en la reduccin del riesgo de enfermedad cardiaca coronaria (vaseseccin sobre salud afirma a continuacin para una descripcin ms detallada).En 2003, los investigadores de Unilever Research, Pases Bajos, inform la generacin desemillas transgnicas de tabaco con una mayor nivel total de esteroles de semilla (Harker et al. 2003).Despus de la insercin del gen para una enzima clave en la biosntesis de esterol, esterol total de la semillaniveles aumentaron en 2,4 veces. El esterol adicional estaba presente como steres de cidos grasos y variosesteroles intermedios acumulados. Este grupo tambin desarroll tabaco transgnico que llevados genes implicados en la regulacin de flujo